港口供电系统

总结内容：
电力系统频率与电压、电力系统的供电质量、电力系统中性点的运行方式、电力负荷和负荷曲线、三相用电设备组的负荷计算、供电系统的功率损耗和电能损耗、供电系统计算负荷的确定、供电系统的无功补偿、短路故障和短路电流计算、三相交流电网短路的过渡过程、无限大容量电网三相短路电流计算、短路计算对电力系统阻抗的考虑、异步电动机对短路电流的影响、低压电网短路电流的计算、变电站及其主接线、高压开关电器、低压配电装置、互感器、配电装置、电力变压器、电气设备的选择与校验、港口电网接线方式、导线和电缆截面的选择、继电保护、港口供电系统的保护装置、港口供电网络的继电保护、港口电力变压器的继电保护、变电站自动装置、接地方式

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提示：本文章是本人结合所学的课程进行总结所写，如果大家感兴趣，直接从目录里找需要的看。本文很长，切忌一口气读完

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前言

简介：

大家好，接着之前的电机学，现在我开始总结港口供电系统。截止到目前为止，我还是没找到写这些文章的意义……现在之所以仍在进行对知识点的总结，首先是因为目前我处于隔离期间，闲的无事，不妨写一写，增强自己的记忆力，其次是因为我本身是一个有毅力的有志青年┗( ▔, ▔ )┛感觉直接放弃多少有点惋惜，所以干就完事了。作为某海事大学电气专业，港口供电系统可以说是我们的专业课中的最具有特色的课程，同时也是我学的最好的、最具有分量的几个课程之一（主要是老师教的好，在此感谢王莹老师对我们的教导），正是因为它尤其的重要，所以我决定好好研究研究。以下便是我对港口供电系统所学知识的理解与总结。

本人学艺不精，有一些知识点地方可能存在瑕疵，希望各位大佬可以多多指教。

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以下是本篇文章正文内容：

第一章——概论

一、基本概念

一次能源——煤、石油、天然气、水等随自然演化而成的动力资源是能源的直接提供者，称为一次能源。
二次能源——电能是由一次能源转化而成的，称为二次能源。
电力系统的基本组成：是由发电机、变压器、电力线路及用电设备组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。是以交流为主干，以直流输电为辅的交直流混合系统。
电力网 — 输送电能的通道。
变电站 — 变换电压、交换电能的场所。
配电站——只有受电、配电开关控制设备而没有变压器站所
换流站——交流电与直流电进行转换的站所
电能用户——所有用电单位

大型企业，进线电源为35kV以上，须经两次降压才能送到负荷（设备）、中、小型企业进线电压为10kV，由市内变电站提供、部分小微企业进线电压为220/380V，由市内变电站提供。
电力系统的标准频率和电压

二、电力系统的标准频率和电压

标准频率——工业频率（工频），我国交流电力系统的标准频率为50Hz。

（1）1kV以上系统的标称电压：
特高压：1000kV
超高压： 750kV、500kV、 330kV
高压： 220kV、110kV、 66kV、35kV、20kV、18kV、15.75kV、13.8kV、10kV、6kV、3kV 等
直流输电：± 800kV、± 500kV


（2）低于1kV系统的标称电压：
交流：220V、380V、660V
直流：110V、 220V、440V

（3）供电质量：电压、频率 、波形

三、电力系统中性点的运行方式

电力系统中性点的运行方式分为中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地。
前两种称为小接地电流系统、非直接接地系统。而后两种又称为大接地电流系统

1.电源中性点不接地

（1）正常运行

（2）当发生单相接地时

图中C相发生短路接地，**C相对地电压为0，A、B 相电压升高为 √3 倍，流过A、B 相的电流增大到 √3 倍，C相电流增大到 3 倍。**电压相量按该电压下标的次序的画法。

（3）经验公式：I_C = U_N（L_oh + 35L_cab）/ 350
I_C：单相接地电流(A) ， U_N：系统标称电压(kV) ， L_oh：架空线路总长(km) ， L_cab：电缆线路总长(km)
注：系统同一电压等级有电联系的所有线路

（4）优点：单相接地时，线电压不变，三相设备正常工作。
缺点：非故障相对地升高，绝缘要求高。接地电流较大时，接地点会出现电弧，引起谐振，产生过电压。

2.电源中性点经消弧线圈接地

消弧线圈——感抗很大的铁心线圈
（1）适用范围：3～10kV—— ≥ 30A ， 10kV —— ≥ 20A ， ≥20kV—— ≥ 10A 的系统

（2）补偿程度(3种)
若是完全补偿，则在正常运行时谐振；若是欠补偿，则在某些线路退出，还可能谐振；若是过补偿，过补偿度5％～10％，较为满足要求。
（3）优缺点同中性点不接地系统

3.电源中性点直接接地

（1）适用范围：用于 220/380V 和 ≥ 110kV的系统。
（2）优点：单相接地时，对地电压不升高。绝缘要求低。 较安全。
缺点：短路电流大，马上切除。

4.电源中性点经电阻接地

（1）电源中性点经高电阻接地（电阻值为几百至几千欧姆）
其可以限制单相接地电流、有效消除谐振过电压、一定程度限制单相间歇性弧光接地过电压。
用于发电机−变压器单元接线的200 MW及以上的发电机。用于架空线路为主的较小城市的配电网。

（2）电源中性点经低电阻接地（电阻值选择—把接地电流限制在600 ~ 1000 A）
其可以限制接地故障电流、快速切除单相接地故障。
电缆线路多的配电网，单相接地电流大，可达100 ~ 1000 A，采用消弧线圈接地无法完全消除接地点电弧和抑制谐振过电压。
电缆线路瞬时性故障的概率很小，单相接地故障运行时间过长，很容易形成相间短路。

第二章——港口电力负荷计算

一、电力负荷和负荷曲线

（1）电力负荷的分级
①一级负荷：停电将造成人身伤亡，或重大设备难以修复的损坏，或国民经济极大的损失，或产生重大政治影响，造成公共秩序严重混乱。
供电要求——不允许停电。由两个独立电源供电，甚至是两个独立电源点供电。
独立电源——供电连续性不受其他电源影响的电源。不同的发电机
独立电源点——不同地点的独立电源。不同发电厂、变电所，或自备发电机。
②二级负荷——比例最大：停电，将造成生产设备局部损坏，或生产过程被打乱，需较长时间才能恢复，或造成大量废品，大量减产。
供电要求——允许短时停电。由双回线(最好来自不同的变压器)供电，也可单回专线供电。
③三级负荷：一般电力负荷（非 一、二级者）。
供电要求——无特殊供电要求，允许较长时间停电。可用单回线路供电。

（2）用电设备的工作制
**①长期连续工作制：**设备长期连续运行。
特点：负荷基本均匀、稳定、三相对称，cosφ 高且稳定。
②短时工作制：设备工作时间短，停歇时间长 。如机床上某些辅助电动机。在负荷计算中所占比例小，需用系数小。
③反复短时工作制（周期一般不超过10 min）：设备时而工作，时而停歇，如此反复运行，工作周期一般不超过10 min。例如 ： 电焊机、吊车、提升机
特点：负荷变化大，除短时承受冲击负荷外，经常处于低负荷状态，cosφ 低
暂载率 (又称工作持续率)——一个工作周期内，工作时间与工作周期的百分比 ：

（3）几个基本概念：
负荷曲线：电力负荷随时间而变化的曲线。
年最大负荷 P_max：全年中负荷最大的工作班内消耗电能最多的半小时的平均功率，亦称为半小时最大负荷 P₃₀
年最大负荷利用小时 T_max ——电力负荷按年最大负荷持续运行，消耗全年实际电能所需的时间。反映工厂负荷是否均匀的重要指标。
平均负荷 P_av ——电力负荷在一定时间内消耗的电能与这段时间的比 。
负荷系数(负荷率) K_L ——平均负荷与最大负荷(对单台设备为额定容量)之比 。表征负荷曲线的平坦程度，反映了工厂用电设备使用效率。
K_L = P_av / P_max = P_av / P₃₀
α = P_av / P₃₀ β = Q_av / Q₃₀

二、三相用电设备组计算负荷的确定

负荷计算方法——需要系数法、二项式系数法、利用系数法、估算法(如单位产品耗电量法)。
计算负荷 P_e是等于用电设备组设备容量的叠加，那么先抛出一个问题，P₃₀是否等于P_e？显然是不等的，其存在着很多因素，这就是需要系数法的由来。

1、需要系数法

（1）公式：P₃₀ = K_LK_∑P_e / η_lη = K_dP_e
（η：平均加权效率 K_∑：同时运行系数 K_L：：平均加权负荷系数 η_l：网络供电效率，配电线路末端功率与首端功率之比。一般0.95～0.98 K_d：需要系数）
需要系数：用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与设备容量的比值。是综合系数，与工作性质、设备台数、设备效率、线路损耗，工人技术熟练程度、生产组织。

（2）设备容量——与工作制有关
长期连续工作制和短时工作制的用电设备组，设备容量就是各铭牌额定容量之和。
反复短时工作制的用电设备组，设备容量就是将设备在某一暂载率下的铭牌额定容量统一换算到一个标准暂载率下的功率。
换算原则：不同暂载率在同一周期 T 内发热相同
有 P_e²ε = P_N²ε_N →→→ P_e = P_N√(ε_N / ε)
（ε：规定的暂载率、ε_N：额定容量对应的暂载率、P_N：额定容量）

（3）按需要系数法确定计算负荷
①单台设备：P₃₀ = P_N / η ， Q₃₀ = P₃₀tanφ
②设备组：两台设备，取 K_d = 1，两台电机 P₃₀= P_N1 / η₁ + P_N2 / η₂
P₃₀ = K_dP_N
Q₃₀ = P₃₀tanφ
S₃₀ = √（P₃₀² + Q₃₀²）
I₃₀ = S₃₀ / U_N√3
③多设备组：同时系数、参差系数、综合系数应为0.7～1.0
P₃₀ = K_∑P∑P_30i
Q₃₀ = K_∑Q∑Q_30i
S₃₀ = √（P₃₀² + Q₃₀²）
I₃₀ = S₃₀ / U_N√3

（4）优点——适用任何性质的企业。几十年经验，系数比较完整和正确。
不足——对设备少、容量相差大的车间，计算精度差。（存在尖峰负荷）

三、供电系统的功率损耗和电能损耗

1、电力线路的功率损耗

（1）线路模型——∏型等值电路

对于供电系统线路C较小、电压较低，损耗很小，一般忽略
等边三角形排列，a1 = a3 = a3 = a，a_av = a
水平等距排列，a1 = a2 = a， a3 = 2a，a_av = 1.26a

（2）有功损耗 △P_L ： △P_L = 3I₃₀²R
（3）无功损耗 △Q_L： △Q_L = 3I₃₀²X

2、变压器的功率损耗

△P_L = △P₀ + β²△P_k ≈ 0.02S₃₀
△Q_L = S_N（I₀% / 100 + β²U_k% / 100） ≈ 0.1S₃₀

3、供电系统的电能损耗

△W_L = △P_Lτ
△W_T = 8760△P₀ + △P_kβ²τ

四、供电系统的无功补偿

1、功率因数

φ = φ_u - φ_i ：称为功率因数角，也是阻抗角。
负荷的 cosφ 只与负荷参数和系统频率有关，与电压φ_u、电流φ_i无关。
（1）功率因数太低存在的问题：发电和供电设备的容量要求增大、线路和变压器损耗增大、线路和变压器电压降增大。用电设备不能正常工作。
（2）几种功率因数：瞬时功率因数（可计算，也可由功率因数表(相位计)直接读出）、(加权)平均功率因数（是考核的依据）、自然功率因数、总功率因数

2、提高自然功率因数的方法（生活中）

（1）感应电动机的选择与使用
异步电动机在70%额定功率以上运行时，功率因数和效率最高。满载为0.7——0.9；空载0.2——0.3。
应①合理选择电动机、②以小代大，防止“大马拉小车”、③轻载降压、④变频运行、⑤消除或限制空载、⑥避免轻载和空载
（2）大型电动机采用同步电动机
通过调节励磁，可发出无功，也可消耗无功；由于功率因数大，外形尺寸小；损耗低，效率高；采用强行励磁，提高系统稳定性；可采用低速电动机，省去减速箱；恒速；转矩与电压成正比，波动小；造价高、控制复杂、维护麻烦；
（3）变压器的经济运行
变压器的负载率在60%以上比较经济。空载无功功率为满载运行时的无功功率的80％。
所以要避免轻载，经济运行。应合理选择变压器的容量和台数；以小代大；两台以上考虑经济运行。
（4）采用电磁开关无电压运行
当开关合闸后，线圈一直通电，耗能，耗无功，此时若加机械锁住机构，合闸后靠连锁接点作用，线圈断电，线圈处于无电压运行状态。

3、无功补偿提高功率因数的方法

（1）调相机补偿（连续、快速、范围大、昂贵、麻烦、不灵活）
优点：既可以提供无功，又可以吸收无功，实现无级调节，且调节快速。
缺点：有功消耗大、造价高、旋转设备，维护麻烦、运行期间需人员管理。应用不多。

（2）移相电容器（离散、慢速、范围小、经济、方便、灵活）
优点：有功消耗小； 造价低； 静止设备，安装、维护、运行简单； 装设容量可大可小，可集中补偿也可就地补偿； 运行期间无需人员管理。使用广泛。
缺点：只能提供无功，分组投切，不能无级调节，调节速度慢。

（3）静止补偿器(SVC)（前二者优点之和）
可快速、平滑调节无功，满足动态无功补偿。与调相机比，运行维护方便；费用低；有功损耗小。

SVC：靠其电容和电抗本身的性质产生的产生无功和滤除谐波。
（4）静止无功发生器(SVG)
原理：适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地控制SVG的运行工况，使其处于容性、感性或零负荷。
优点：响应速度更快，运行范围更宽
SVG：靠其内部电子开关频繁动作产生无功电流和与谐波电流相反的电流，从而产生无功和滤除谐波。

补充1：电容器补偿容量计算
补偿原则：保持原负载的工作状态不变。即：加到负载上的电压、电流不变。


补偿容量分析：一般要求用户的 cosφ ≥ 0.90
补偿后的电流的相位在 -φ2 ≤ φ ≤ φ2 范围内都满足要求。但补偿容量不同！

补充2：移相电容器的补偿方式
①个别补偿(分散补偿、就地补偿)，与用电设备合用一台断路器或开关。
②分组补偿，将电容器组分别安装在各个车间的配电盘处。
③集中补偿，是在变电站、配电间的高压或低压母线上集中装置电容器组。一台变压器一般低压装设，多台变压器可考虑高压装设。

第三章——短路电流计算

对称分量法—不对称短路的计算方法。
在三相电路中，对于任意一组三相不对称的相量，可以分解为三组三相对称的相量。

短路的类型：三相短路（对称。正序。少、严重；基础）、两相短路（正序、负序）、单相接地短路（正序、负序、零序。最多）、两相接地短路（正序、负序、零序）

一、三相交流电网短路的过渡过程

1.突然短路的暂态过程

短路时各分量的特点：
①周期分量：短路前后变化很大；
②非周期分量作用：保持电感中的电流在短路前后瞬间不突变；
③非周期分量大小：等于短路前后瞬间的瞬时值之差，与合闸角α有关。存在最大值，也可能为0。但三相相差120°，不可能同时最大或等于0。

2.短路冲击电流

当非周期分量最大值（α = 0，对于感性电路—短路前空载）

i_sh = k_shI_pm。。。（k_sh：用来检验设备和导体的电动力稳定度）
发电机电压母线短路——k_sh = 1.9
发电机高压侧母线短路——k_sh = 1.85
高压电网其他地点短路——k_sh = 1.8
≤1000kVA变压器二次侧或低压电网短路——k_sh = 1.3

3.供电系统三相短路周期分量

（1）无限大容量电源供电系统
短路电流周期分量的有效值是不变的。
起始次暂态电流 I" = t时刻短路电流周期分量 I_t = 稳态短路电流 I_∞
（2）有限大容量电源供电系统
短路电流周期分量的有效值是变化的，要经历一个衰减的过渡过程，精确计算短路各个时刻的短路电流周期分量比较困难。
① I_∞——用空载电势E_q(0)和直轴同步电抗x_d
② I" ——精确计算比较复杂，近似计算时：同步电机等值电路用 E"₍₀₎、x_d"，异步电动机等值电路用 E"₍₀₎、x"。调相机和电动机只有短路后端电压小于 E"₍₀₎ 时，才能提供短路电流。

4.短路电流有效值

周期分量幅值一个周期内恒定 I_p（t） = I_pm（t） / √2
非周期分量一个周期内不变 I_ap（t） = i_ap（t）
短路电流最大有效值——冲击电流有效值：

5.短路功率(短路容量)

S_k = √3U_avI_k（t）常用周期分量电流的有效值来计算，其中 U_av比同级电网电压高5％，如0.23kV、0.4kV、3.15kV、6.3kV、10.5kV

二、三相短路的计算

短路计算一般采用标幺制计算

1.标幺值

电力系统除了使用有名值，还广泛地采用标幺值，有名单位制：用实际有名单位表示物理量的方法。标幺制：相对单位制的一种，标幺值为实际有名值与基准值之比。
标幺值是一个没有量纲的数值，其大小与基准值的选取有关，基准值选得不同，标幺值也不同。
（1）标么值基准值选取原则
基准值选取原则上可以任意，但要简化计算、便于对结果分析，满足物理量之间关系—单相。一般选取 S_B = 100MVA，U_B为电压等级的平均电压（如3.15、6.3、10.5）
（2）标么值计算

（3）设备标么值换算
各设备常以本设备的S_N、 U_N作基准值，注意换算

（4）标么值优点：易于比较元件特性和参数、简化公式、简化计算、便于分析计算结果
标么值缺点：由于无量纲，物理概念不明确（不可直接比较大小）

2.标幺值法三相短路电流步骤

（1）画计算电路图
单相电气图、标明元件的额定参数、电压用平均额定电压；电抗器标明其额定电压。
（2）选择短路点
个数和地点——根据电气设备选择、保护整定而定，一般母线、设备连接处均应选作短路点。
（3）系统运行方式的确定——通过设备电流最大
最大运行方式——电源至短路点阻抗最小、通过设备电流最大；电气设备选择、保护整定使用。
最小运行方式——电源至短路点阻抗最大、通过设备电流最小；保护校验使用。
（4）画等效电路图
（5）计算电路总阻抗和短路电流

3.元件的阻抗计算

（4）高压线路中，母线、电流互感器一次线圈、自动开关的过电流脱扣线圈及开关触头等的电阻，一般可忽略不计。
（5）变压器的标幺值变比是1:1，相当于不存在变压器，变压器两侧的阻抗不需要换算。
（6）电力系统阻抗：当电力系统的容量很大，但又不明确时，可将系统容量视为无限大，系统电抗忽略不计。而当系统给定电抗Xs ，按给定计算；又或者是给定系统出口处的短路容量Sk，则系统电抗
Xs = U_av² / S_k
仅给定系统出口断路器断流容量S_CB，则S_k = S_CB
电力系统电抗的标幺值：X*s = S_B / S_k

4.三相短路电流周期分量 I_k 的计算

周期分量有效值 I_p = U_av / [√3 √（R_∑² + X_∑²）]，
如果 R_∑ < X_∑ / 3，则 I_p = U_av / （√3 X_∑）
周期分量 I_k 的标幺值 = 1 / X_*∑
周期分量 I_k 的实际值(有名值) = I_k = I_*k I_B
三相短路容量 S_k = √3U_avI_p

三、异步电动机对短路电流的影响

如果短路点附近接有总容量大于100 kW的异步电动机（一台或多台）时，计算短路电流冲击值时，要考虑异步电动机反馈电流的影响。

四、短路电流的效应

短路电流产生的效应有电动力效应和热效应，是选择和校验电气设备及载流导体的依据。

1.短路动稳定的校验条件

一般导体和电器开关——断路器、隔离开关、负荷开关、电抗器等满足以下三者之一。
最大允许电流峰值 —— i_max ≧ i_sh
最大允许电流有效值 —— I_max ≧ I_sh
最大允许载荷 —— F_al > F

2.短路电流的热效应

正常运行——发热与散热相等，导体温度恒定。
短路——短路持续时间很短，可认为热量不向外散出，为绝热过程。发热全部转化为导体的温升，使导体温度升高。
短路产生的热量—— I_∞²t_ima

五、1000V以下电网短路电流的计算

工业企业中1000V以下电网一般指车间变电所低压侧的配电网络。
（1）电源的考虑——当车间变压器容量不超过供电电源容量的 5% 时，可视供电电源为功率无限大。
（2）应该考虑的阻抗——所有阻抗换算到低压侧；
如10m以上的电缆、母线、架空线的阻抗；多匝电流互感器(300/5以下)的一次线圈的阻抗；自动空气开关过电流线圈的阻抗；刀开关、隔离开关、自动空气开关的接触电阻
（3）变压器的阻抗

第四章——港口变电站及其一次系统

大型企业，进线电源为35kV、66kV、110kV；中、小型企业进线电压为10kV；厂内高压配电电压为10kV或6kV，10kV优先，6kV设备容量较大，用6kV；低压配电电压一般采用220/380V，石油、化工、矿山可采用660V。
一次电路—— 变电所中担负输送电能任务的电路
二次电路—— 控制、指示、测量、保护一次设备运行的电路

一、高压开关电器

1.高压断路器（工作现场常叫“开关”）

（1）电弧的危害——强光、高温
延长开断时间； 烧损触头；引起短路、火灾；危及人身安全。
（2）对电器触头的基本要求：满足正常负荷的发热要求、具有足够的机械强度、具有足够的动稳定度和热稳定度、具有足够的断流能力
（3）对断路器的要求：能正常通断负荷电流、能断开各种短路故障、动作迅速
（4）断路器类型及其选择：油断路器——多油、少油；压缩空气断路器；SF₆断路器；真空断路器
①较低电压等级(10kV、35kV)多采用真空断路器。
②超高压电压等级(330kV及以上)都采用SF6断路器。
③高压 (66kV、 110kV、 220kV)可采用SF6断路器，也可以采用少油断路器。

2.隔离开关（工作现场常叫“刀闸”）

（1）概述：没有灭弧装置，只能切断小电流；与断路器配合使用；操作原则——先通后断（指的是隔离开关），意味着隔离开关先通，断路器后通，断路器先断，隔离开关后断。
（2）作用：
①隔离电源——将待检修的线路或设备与带电的电网可靠地隔离。
②倒换母线——双母线中用来倒闸操作
③接通或切断小电流电路——电压互感器、避雷器、10kV及以下且容量为315kVA及以下的空载变压器、电压35kV长度10km以内的空载线路、电压10kV长度5km以内的空载架空线路（电容电流小于5A）
（3）对隔离开关的要求：简单可靠、操作时运动平稳无冲击；满足热稳定和动稳定要求；分闸时有明显的断口，确保安全；与断路器、接地刀闸有机械或电气连锁

3.高压负荷开关

作用：通断正常的负荷电流；通断空载变压器、空载线路、电容器组；在过负荷时自动跳闸；不允许开断短路电流；与高压熔断器配合，切除故障。

4.高压负荷开关

作用：电路或设备的保护元件、用于小功率的输配电线路或配电变压器的短路或过载保护。

二、电气主接线(一次接线)

电气主接线表明电气一次设备的连接关系，是发电厂、变电所电气部分运行、检修、操作和事故处理的一个工作平台。
只表示相对电气连接关系，不表示实际位置。用单线图表示。

1.主接线方式——有汇流母线的主接线

（1）单母线接线

（2）单母线分段接线

（3）单母线带旁路

（4）双母线接线

2.主接线方式——无汇流母线的主接线

（1）单元接线——发电机－变压器组单元接线
接线简单，开关设备少；操作简便；发电机侧短路电流小
（2）单元接线——线路－变压器组单元接线
接线简单，开关设备少；操作简便

（3）桥形接线——内桥
适于出线长，故障概率大而变压器不经常切换；
断路器少，布置简单；可靠性较差；运行时，桥臂闭合；用于35～220kV
（4）桥形接线——外桥
适于出线短，变压器由于经济运行经常切换，或系统有穿越功率流经本厂。

3.限制短路电流的措施

限制短路电流的方法：
（1）采用合适的主接线方式和运行方式：限制接入发电机机端母线的发电机台数、大容量发电机采用单元接线方式、双母线、单母线分段采取分列运行方式。
（2）装设母线电抗器：电抗器的电抗百分值为6%~8%
（3）装设线路电抗器(电缆—电抗小)：作用：限制短路电流，维持较高残压( > 65%U_N)。
（4）装设分裂电抗器：分裂电抗器为中间有抽头的电感线圈。
（5）采用低压分裂绕组变压器：将低压绕组分裂成相同容量的两个绕组。

4.车间变电所主接线

（1）车间变电所进线的设备装设地点
企业内有总降压变或高压配电站，则车间变电所的进线的开关、保护、仪表一般都在进线的首端，在总变电站的高压配电室内。车间侧进线一般不装设开关，或只装隔离开关、熔断器和避雷器。
企业内无总降压变或高压配电站，则车间变电所的进线的开关、保护、仪表应配备齐全。装设地点取三者之一：一般要设高压配电室、开关在户外或户内，仪表在低压侧、开关在户外或户内，高压柜在低压配电室，在高压侧计量电能
（2）车间变电所的主接线
高压侧主接线采用：线路－变压器组、单母线、单母线分段

低压侧主接线采用：单母线(一台变压器)、单母线分段(两台变压器)

三、电力变压器

1.电力变压器的容量

（1）额定容量 S_N：在规定的环境温度下， 露天安装时，在正常使用年限（一般为 20 年）内，所能连续输出的最大视在功率（kVA）。
（2）实际额定容量：额定容量是在规定的温度的容量，如果环境温度变化，实际额定容量应当相应增减。温度每高 1℃，容量减 1％；温度降低，也可适当增加额定容量。

（3）正常过负荷——油浸式变压器
①由于昼夜负荷不均匀而考虑的过负荷
根据典型日负荷曲线的日负荷率 β 和最大负荷持续时间 t，查曲线，得到允许过负荷系数K_ov1。
②由于夏季欠负荷而在冬季考虑的过负荷

③可同时考虑两种因素，则冬季过负荷
室外变压器：S_OV = K_OVS_NT = （K_OV1 + K_OV2 - 1）S_NT ≦ 1.3S_NT
室内变压器：S_OV = K_OVS_NT = （K_OV1 + K_OV2 - 1）S_NT ≦ 1.2S_NT
④事故过负荷：两台并列变压器中的一台由于故障退出，另一台可短时过负荷。

2.变电站主变压器的选择

（1）总降压变电所主变压器的选择
①主变压器台数的选择
●可靠性要求——有大量一、二级负荷的变电站，采用两台，一台检修或故障，仍能保证供电。当技术、经济上比较合理，也可多台。
●无一级负荷的变电站，也可只用一台，但低压侧应该有与其他变电站相联的联络线作为备用电源。
●经济性考虑——季节负荷或昼夜变化较大的变电站宜于采用经济运行时，采用两台变压器。
●三级负荷一般选一台，负荷较大时，也可采用两台及以上变压器。
●适当考虑负荷发展，留有余地。
②主变压器容量的确定
●只有一台变压器。考虑裕度和经济运行。S_NT ≧（1.15 ~ 1.4）S₃₀
●有两台变压器。按一台退出考虑。每台容量应满足：S_NT ≧ 0.7S₃₀，S_NT ≧ S_30（1+2）
（2）车间变电所主变压器的选择
●车间变电所主变压器的台数和容量选择和总降压变电所相同。
●二、三级负荷可只设置一台变压器，可从其他车间变电站的低压线路取得后备。
●负荷比较分散的车间，可考虑设置两个变电站，各有一台变压器。
●车间单台变压器容量一般不宜超过1000 kVA 。
●如果车间负荷容量较大、比较集中且运行合理，可采用单台容量1250kVA～2000kVA的配电变压器。可以减少变压器台数和高压开关柜和电缆。
●装设在二楼及以上的干式变压器的容量不宜大于630kVA。
●负荷不大的车间，变压器的设置应视其负荷大小和与邻近车间的距离而定。

变电站主变压器台数和容量的最后确定，应结合主接线方案的选择，对几个合理方案进行技术经济比较，择优而定。

3.电力变压器的并列运行

（1）变压器并列运行的条件
①变比相同——即额定一次电压和二次电压对应相等，误差不超过5%。环流造成损耗、过热。
②阻抗电压相同——即短路电压相等，误差不超过10%。负荷按阻抗分配，造成过载。
③连接组别相同
④容量接近——不超过3:1。运行不便、特性差异造成环流。

四、互感器

作用：把高电压变换成低电压(100V)、大电流变换成小电流(5A或1A)，为测量、保护提供信号。可使仪表、继电器标准化。可使仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离，且二次侧均接地，保证运行人员和二次设备安全。
与变压器区别：三者原理相同，但性能和结构不同
①变压器——变换电压，但不强调电压精度，注重传输效率
②电压互感器——变换电压，要求电压精度。
③电流互感器——变换电流，要求电流精度。

1.电压互感器 TV(YH) 、 PT

（1）特点：一次绕组并联在电路中，匝数很多。 所接仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，电压互感器近于空载运行。
●变比：K_u = W₁ / W₂ = U₁ / U₂

（2）接线方案：
①单相电压互感器接线，线电压，供仪表、保护使用。

②单相电压互感器接线，相电压，检测线路是否带电，供监视、重合闸使用。
③两个单相电压互感器接成 V / V 形，用于三相三线制。

④3个单相电压互感器接成 Y0 / Y0 形，用于三相三线制。
⑤3个单相电压互感器或1个三相五柱式电压互感器接成 Y0 / Y0 / △ 形，用于三相三线制。

（3）电压互感器的选择
●种类和型式。6～35kV屋内配电装置，一般选择油浸式或浇注式；110～220kV一般采用串级式；220kV及以上，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式。
●容量和准确级：按所有负荷的容量计算总的视在功率。
●不必校验短路电流的电动力效应和热效应。

（4）使用注意事项
●不能短路。否则产生很大的短路电流。一、二次侧都加熔断器保护。
● 外壳和二次侧有一端接地，防止一、二次线圈绝缘击穿，一次侧的高压窜入二次侧危及人身和设备安全。
●接线时注意电压互感器极性。

（5）电压互感器在主接线的配置
●母线(除旁路母线)都装设，用于同期、测量、保护。
●35kV及以上线路装设一台单相电压互感器，用于监视线路有无电压、同期、重合闸。
●发电机一般装设两组，一组用于自动励磁，另一组用于同期、测量、保护。
●变压器低压侧有时为了同期和保护，装设一组 V/V 接线的电压互感器。

2.电流互感器 TA(LH) 、 CT

（1）特点：一次绕组串联在电路中，匝数很少。一次电流完全取决于被测电路的电流，与二次电流无关。所接仪表的电流线圈阻抗很小，电流互感器近于短路运行。
●变比：K_i = W₂ / W₁ = I₁ / I₂

（2）接线方案：
●一相式接线 —— B相装一只电流互感器，用于三相平衡系统的测量和过负荷保护。

●两相式接线(不完全星形接线) —— A、C相装设，用于中性点不接地系统。测量三相电流、过电流保护。
●三相星形接线 —— 每相都装设，用于三相不平衡系统。测量三相电流、过电流保护。

●两相电流差接线 (两相一继电器接线) —— A、C相装设，用于中性点不接地系统。过电流保护。

（3）电流互感器的选择：种类和型式——按安装地点和工作要求选择。容量和准确级——按所有负荷的容量和接线电阻计算总的阻抗。计量用0.2、0.5级；测量用1.0、3.0级；保护用10P级。
●动稳定校验：K_DS（I_1N√2） ≧ i_sh
●热稳定校验：（K_tI_1N）²t ≧ I_∞²t_ima
注：K_DS：动稳定倍数，K_t：热稳定倍数，I_1N：一次侧额定电流

（4）使用注意事项
●不能开路。
因为 I₁W₁ + I₂W₂ = I₀W₁ ，激磁电流 I₀ 一般为 I₁ 的百分之几。一次电流 I₁ 产生的磁动势 I₁W₁ 绝大部分被二次电流 I₂ 产生的磁动势 I₂W₂ 所抵消。如果开路 I₂ = 0，I₀ = I₁，激磁磁动势 I₀W₁ 很大，后果严重。
● 外壳和二次侧有一端接地，防止一、二次线圈绝缘击穿，一次侧的高压窜入二次侧危及人身和设备安全。
●接线时注意电流互感器极性。

（5）电流互感器在主接线的配置
●为了满足测量和保护的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母线联络断路器、旁路断路器等回路均设有电流互感器。
●对于大接地短路电流系统，一般按三相配置；小接地短路电流系统，依具体要求按二相或三相配置。
●对于保护用电流互感器应尽量消除主保护装置的不保护区。如果设两组电流互感器，尽量设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之内。

五、电气设备的选择与校验

正常工作条件能可靠工作，短路时不能损坏。因此按正常工作条件选择，按短路情况校验。

1.选择

（1）环境：户内、户外；防腐蚀、防爆、防尘、防火。
（2）电压：电网额定电压( U_N ) ≤ 设备额定电压( U_eN ) 。可高于 U_eN 的10% ~ 15%的情况下安全运行。
（3）电流：设备铭牌上标出或生产厂规定的工作电流 I_eN ≧ 该设备或载流导体长期通过的最大工作电流 I_R.max

2.校验

（1）动稳定：
●设备极限通过电流的幅值 I_elim ≥ i_sh
●k_dI_N1.CT√2 ≥ i_sh （k_d：动稳定倍数）

（2）热稳定：
●试验电流 I_t²t_text ≥ I_∞²t_ima
●k_tI_N1.CT ≥ I_∞ （k_t：热稳定倍数）

（3）开断电流（断流容量）：I_OC ≥ I_k 、 S_OC ≥ S_k

3.各种高压电气设备选择和校验项目

第五章——港口电网

一、港口电网的接线方式

工厂电力线路的类型
按电压等级分 ： 高压线路 （ > 1 kV ）、低压线路 （ ≤ 1 kV ）
按结构形式分 ：架空线路、电缆线路、户内配电线路

港口电网的接线方式
（1）放射式线路——单回路放射式线路
●优点： 各支路独立，线路敷设简单，维护简便，可靠性高，保护装置简化，便于实现自动化。
●缺点 ：引出线多、开关多、投资大。

（2）放射式线路——双回路放射式线路（供电可靠性更高）
（3）放射式线路——有公共备用干线的放射式线路（供电可靠性较高）

（4）树干式线路——直接连线树干式接线
●优点：高压配电装置数量少，投资少，出线简单，干线数量少。
●缺点：引出线多、开关多、投资大。可靠性差，干线任何地方线路上发生故障，均停电。

（5）树干式线路——串联型树干式接线
●优点：缩小停电的范围，提高了供电可靠性。
（6）树干式线路——环形接线方式（两端供电的树干式接线）
●优点：运行灵活，供电可靠性高。
●缺点： 投资高，闭环运行时继电保护整定较复杂。一般采取“开环运行”。

二、导线和电缆截面的选择计算

选择原则：既要保证供电的安全可靠，又要考虑经济运行。

1.选择

（1）选择条件——正常条件设计，电缆校验热稳
①满足工作电压要求。
②发热条件—— 导线和电缆在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。
③电压损耗条件——导线和电缆在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的电压损耗 ，不应超过其正常运行时的允许电压损耗。
④机械强度—— 导线截面不得小于某一最小允许截面，以防断线。
⑤经济条件—— 按经济电流密度选择导线和电缆的截面，使线路的年运行费用最小，节约电能和有色金属。
⑥热稳定校验——电缆需要校验热稳定。

（2）选择策略——选择、校验
●低压动力线：按发热条件选截面，再校验电压损耗和机械强度；
●照明线路：按电压损耗条件选择，校验发热条件和机械强度；
●高压线路、特大电流低压线路：按经济条件选择，校验其他条件。

2.按发热条件选择导线截面

（1）导线温度变化曲线

通过对热平衡方程计算，可以得到反映导线温升与导线流过电流关系的曲线。

（2）导线允许电流(允许载流量)
①允许载流量计算
电流流过导线，会使导线发热。绝缘导线或电缆温度过高，会破坏绝缘，甚至引起火灾。裸导线温度过高，会加速接头氧化，增大接触电阻，进一步氧化，甚至断线。导线发热温度不应超过允许值。通过导线温度变化曲线，可以求出对应于导线最高允许发热温度的最大允许电流值。也可查表获得。
②温度修正
允许载流量与环境温度有关，注意根据当地环境温度按下式修正。

③当地实际环境温度计算
架空线、裸导线——采用当地最热月每天最高气温月平均值的十年或以上的总平均值。
绝缘导线——无论是否穿管敷设，均采用最热月昼夜平均空气温度月平均值的十年或以上的总平均值。
电缆——当周围介质为空气时，采用一年中昼夜平均空气温度最高的三天中最低一个昼夜平均温度值的十年或以上的总平均值；当周围介质为土壤时，采用历年最热月土壤全月平均温度；在电缆沟内，按上述空气温度加５℃来考虑。
④不同导线的允许载流量

（3）按允许载流量选择导线截面
●按发热条件选择导线截面时，应使其允许载流量不小于通过导线的最大负荷电流(计算电流)，即I_al ≥ I_c。
●选择电容器的引入线截面，则应考虑电容充电时引起的过电流，过电流倍数取1.3。

（4）中性线截面选择
●三相四线制——中性线流过不平衡电流(零序电流)，规定S₀ ≥ 0.5S_φ，一般取0.6，三次谐波严重时，取1.0。
●三相四线制的线路中分出的两相三线线路和单相线路的中性线，中性线电流与相线相同，按相线截面选取。

3.按经济电流密度选择导线截面

（1）年运行费用与导体截面关系曲线

（2）经济截面计算：经济截面S_ec = 计算电流 I_c / 经济电流密度 j_ec， （取接近的较小截面）

（3）年最大负荷利用小时

（4）适用范围：35kV及以上高压线路、特大电流低压线路。不适用3～5年内的临时性高压线路及母线、引接线、较短的电缆线路。

4.按机械强度选择导线截面

架空线路常常受到温度、风、雨、雪、冰等作用，也受到空气所含化学杂质的侵蚀。室内穿管线也有强度要求，以防断裂。满足最小截面要求，以保证足够的强度。

注：与铁路交叉跨越时，为35 mm²

5.按允许电压损耗选择导线截面

（1）基本概念
●电压降落——线路首末端电压的相量差。
●电压损失——线路首末端电压的代数差，即电压降落的纵向分量。
●电压偏移——电网中任意一点的实际电压与电网额定电压的代数差，与电压损失密切相关。

（2）电力网中电压损失的计算


注：在港口供电线路中，由于线路的总长度不长，通常各段的截面和结构都相同

第六章——港口供电系统的继电保护

一、继电保护

（1）电力系统故障
●不正常运行状态：电压越限、过负荷、振荡。
●故障状态：短路、断线。
●事故：故障、不正常运行状态 → 事故，重大设备损坏，人身伤亡。

（2）继电保护装置及其任务
继电保护装置是一种自动装置，它能反应（识别）电力系统中电气元件发生的故障或不正常运行状态，并能动作断路器跳闸或发出信号 。继电保护装置是一种反事故措施，是故障事后处理，但不能保护系统不发生故障。“继电保护装置不是高山顶上的围栏，它是山脚下的救护所”。

任务：
●自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它非故障部分迅速恢复正常运行。
●应电气元件的不正常运行状态或某些故障，并根据运行维护的条件（例如，有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸，此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。

1.对继电保护装置的基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性

选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
●后备保护：远后备、近后备。

图中k3点发生短路，5是6的远后备，若6不动作，5则动作。远后备：保护装置、断路器、二次回路、直流电源引起的拒动，都能起到后备作用。
●速动性：提高电力系统并列运行的稳定性。减少用户在低电压情况下工作的时间。如故障在0.2s内切除，电动机一般不会停转。缩小故障元件的损坏程度。
●灵敏性：对保护范围内发生故障或不正常状态的反应能力。任何方式、任何地点、任何类型的故障都能反应。
●可靠性：不拒动、不误动。

四个基本要求的关系：相互联系、相互矛盾。选择性与速动性、选择性与灵敏性、速动性与灵敏性、灵敏性与可靠性。根据具体情况，分清主次，统筹兼顾，力求最优。

2.继电器

（1）工作原理：继电器是预先整定一个定值，当作为控制的电量超过或低于这个数值时才开始动作。对于电磁型继电器，一般有一个或几个线圈，线圈内通入电气量，还有一个或几个触点，继电器动作就是触点闭合或断开。

二、电流保护

短路特点：短路时，电流增大→动作
三段式保护：电流速断保护、限时电流速断保护、定（反）时限过电流保护。也分别称为电流Ⅰ段、电流Ⅱ段、电流Ⅲ段。其中主保护：Ⅰ段、Ⅱ段；后备保护： Ⅲ段

1.定时限过电流保护（电流Ⅲ段）

整定时间到，保护装置动作，若整定时间未到，保护装置返回。

（1）时间配合——阶梯特性
过电流保护按负荷电流整定保护的定值，短路电流比负荷电流大得多。
当电网末端短路时，短路点与电源之间的各保护装置通过的电流都很大，保护都可能动作，要想保证选择性，则需在电网最末级保护整定时间 t1 为保护的固有时间。其他从末端到电源依次增加 Δt。通常 Δt = 0.5 ~ 0.7s

（2）灵敏度：
近后备：最小方式，末端两相短路，灵敏度系数 > 1.3~1.5
远后备：最小方式，最大分支系数，下一级末端两相短路，灵敏度系数 > 1.2

存在一个缺陷，越靠近电源点短路，电流越大，但动作时间反而长！要想解决这个问题，则需要引进反时限过电流保护

（3）反时限过电流保护

时限配合


（4）定时限与反时限过电流保护比较
●定时限过电流保护：动作时限比较准确，整定简单。需要的继电器数量多，接线复杂，需直流操作电源。靠近电源处时限较长。
●反时限过电流保护：需要的继电器数量少，一个GL型电流继电器即可。投资少，接线简单。可实现速断保护，经济。由于其触点容量大，可直接跳闸，适于交流操作。整定麻烦，误差稍大，短路电流较小时，时限可能很长。普遍用于配电系统。

2.电流速断保护（电流Ⅰ段）

实际采用过电流保护，靠动作时间保证选择性。一般动作时间都比较长，且越靠近电源，短路电流越大，反而动作时间更长，高压系统不能满足要求。此时增加快速电流保护：电流速断保护、限时电流速断保护可以加快动作。

（1）整定原则：保证选择性，如保护3出口处短路，保护4不能动作。
按保护范围末端最大短路电流整定。
（2）动作时限：0s
（3）灵敏度校验：最小方式，两相短路，保护范围 > 15%
（4）运行方式的考虑：最大、最小运行方式

3.限时电流速断保护（电流Ⅱ段）

最小短路电流情况下，保护线路全长

图中蓝色线为下一线路的速断保护的保护范围，红色粗线为上一线路的限时电流速断保护的保护范围，可见二者保护有重叠，要想保证选择性，需要限时电流速断与与下一个线路 I 段配合，在此基础上加一个延时。

（1）整定：最小分支系数，可靠系数。时限：与下一个线路I段配合。
（2）灵敏度：最小方式，末端两相短路，灵敏度系数 > 1.3~1.5。不满足要求时与和下一个线路Ⅱ段配合，也是在此基础上加一个延时。

4.电流保护的设置

电流保护的特点：简单、可靠、灵敏度差,且受系统运行方式的影响较大、用于< 110kV、提高灵敏度，电流电压联锁保护，距离保护。
按最大运行方式整定、按最小运行方式校验

三、零序电流保护

1.零序分量——接地短路

零序电压：3U₀ = U_a + U_b + U_c
零序电流：3I₀ = I_a + I_b + I_c
零序电流互感器TA₀：一次绕组为3相电流之和，电缆用，如果为0，仅有很小误差(一次电流为0) 。
零序电流滤过器：如果一次绕组3相电流之和为0，但每相都较大误差(一次电流较大)，总误差很大。

2.零序电压的获取

（1）三个单相电压互感器：由三个单相电压互感器组成的三相电压互感器组，每相的零序主磁通都有独立的铁芯磁路。
（2）三相五(四)柱电压互感器：三相五(四)柱电压互感器，零序主磁通也能铁芯中形成回路，磁阻很小。
（3）三相三柱电压互感器：三相三柱电压互感器，由于零序主磁通大小相等、相位相同，不能铁芯中形成回路。磁阻很大，零序电流很大，线圈过热而烧毁。故不能获取零序电流

3.中性点直接接地电网的零序电流保护

（1）三段式保护：零序电流速断保护、零序电流限时速断保护、零序过电流保护，或分别称为零序电流I段、零序电流Ⅱ段、零序电流Ⅲ段。

（2）整定原则：3I₀ = I_a + I_b + I_c
①零序电流I段：躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流。躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流。
②零序电流Ⅱ段：零序Ⅱ段保护需要与下一条线路零序Ⅰ段配合，并且提高一个Δt的时限。灵敏度不满足要求时：和下一个线路零序Ⅱ段配合。
③零序电流Ⅲ段：躲开下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流。与下一条线路零序Ⅲ段配合。

（3）零序保护的特点
●灵敏：整定值:过电流Ⅲ段 5~7A 零序Ⅲ段 2~3A
●快速：零序过电流保护的时间整定时，不需要和Yd变压器后面的线路的保护配合
●受运行方式影响小。
●不受某些不正常运行状态影响，如振荡。
●单相接地故障比例大，零序电流保护效果显著。
●单相重合闸的影响。
●自耦变压器的影响。

4.中性点非直接接地电网的零序电流保护

（1）单相接地时零序电流的特点
●大小：非故障元件(线路或发电机)，仅为本身电容电流；故障线路所有非故障元件电容电流和。
●方向：非故障元件，母线 →元件；故障线路，线路 →母线。 方向相反
●难点：电流太小，难以区分，电流保护效果较差。

（2）绝缘监视装置：用于中性点非直接接地的电网

四、电力变压器的继电保护

变压器故障类型：绕组相间短路、接地短路( 碰壳)、单相匝间短路、铁芯烧损、套管与引出线故障、相间短路、 接地短路。
变压器的不正常运行状态：外部相间短路引起的过电流；外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；过负荷。

1.变压器的继电保护设置

（1）主保护——瓦斯保护
重瓦斯：反应油受热分解产生的油流而动作，跳闸。
轻瓦斯：反应油面降低而动作，发信号。
装设条件： 800kVA油浸式变压器、400kVA车间内油浸式变压器。
（2）主保护——纵差动保护
装设条件：10000kVA单独运行变压器、6300kVA并列运行变压器、6300kVA厂用变、工企的重要变压器、2000kVA变压器，电流速断不满足要求时。
（3）主保护——速断保护
装设条件：10000kVA以下变压器，过电流时限大于0.5s时。
（4）后备保护——延时跳断路器、或发信号

2.变压器的瓦斯保护

（1）油箱内故障的特点：变压器油箱内故障时，变压器油以及其它绝缘材料在故障电流和电弧作用下分解成气体，聚集到油箱上部。故障较轻时，气体聚集上部，迫使油面下降。严重故障时，油会迅速分解，产生大量气体，气体夹杂着油流快速向上运动。

变压器油箱内故障时，变压器油在短路电流和电弧作用下分解成气体，瓦斯继电器根据这一特点动作的。
●轻瓦斯保护：反应短路或漏油而引起油面降低而动作，发信号。
●重瓦斯保护：反应油流和油面严重降低而动作，跳闸。

（2）瓦斯保护动作后故障分析——根据气体性质
（3）瓦斯保护的特点：它能够反应油箱内所有故障，且动作迅速、灵敏度高、安装接线简单。不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。作为主保护之一。

3.变压器的变压器的差动保护

（1）差动保护原理

继电器不用电流继电器，而是采用专用差动继电器。
●正常运行或外部短路时，继电器的电流为0。实际上为不平衡电流，有时也较大。
●内部短路时，继电器的电流为短路电流。
●需要双端电气量
●绝对的选择性
●无时限动作
●用于重要的短输电线、母线、变压器、发电机保护。
●长线路用高频保护、微波保护。

注：正常运行或外部短路时，继电器的电流为0，实际上为不平衡电流，有时也较大（有误差！饱和时，误差更大！）。

（2）变压器差动保护的特点——不平衡电流大，产生原因：
●存在励磁涌流：平时励磁电流不超过额定电流 的2％～10％，外部短路更小。 变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，可出现很大励磁电流(6～8倍额定电流)。磁通不能突变。与合闸时刻有关，u = 0时最大。
解决方案：
含有很大成分的非周期分量——采用速饱和铁心。
含有大量的高次谐波，以二次谐波为主——采用二次谐波制动。
波形之间出现间断——鉴别间断角的差动保护。
●两侧相位不同引起的不平衡电流：例如变压器常常采用Yd11接线，变压器高压侧与低压侧的电流相位相差30°。
解决方案：采用变压器Y侧互感器接成D， D侧互感器接成Y。
●计算变比与实际变比不同引起的不平衡电流：由于变压器变比为一定的，电流互感器的变比是标准化（固定数值）。
解决方案：线圈磁通不为0，采用平衡线圈抵消不平衡磁通。
●由于两侧电流互感器型号不同而引起的不平衡电流：变压器两侧的电压等级和额定电流不同，因此电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流都不同，不平衡电流较大。
解决方案：整定时考虑。
●由变压器带负荷调整分接头引起的不平衡电流：假如利用平衡线圈已经调整好不存在不平衡磁通，而运行调整分接头就是改变变比，又会出现不平衡电流。
解决方案：整定时考虑。

4.变压器电流速断保护

●按变压器二次侧母线短路整定： I_op1 = K_relI_k.max ， I_op.KA = K_relK_wI_k.max / K_i
●按变压器励磁涌流整定： I_op1 = （3—5）I_N
●变压器电流速断保护校验：按保护安装地点两相短路校验 > 2

5.自动重合闸装置(ARD)

永久性故障与暂时性故障——系统故障大部分是线路故障，线路故障大部分又是暂时性故障，重新合闸可恢复。
自动重合闸——当断路器跳闸后，能够自动将断路器重新合闸的装置。

自动重合闸的经济效果(瞬时性故障)：提高供电可靠性，减少停电次数、高压线路，可以提高系统并列运行的稳定性、缓建双回线，节约投资、纠正误跳闸。
自动重合闸的不利影响(永久性故障)：系统多受一次冲击、断路器的工作条件恶化，绝缘强度降低。

（1） ARD的动作条件
●不应动作的情况： 人工跳闸(手动或遥控)、人工合闸，继电保护马上跳闸
●除上述情况外，保护或其它原因跳闸，均应重合
●ARD的动作次数应与预定次数相符
●动作后，要自动复归(个别也可手动)
●ARD应与保护配合
●双侧电源线路应考虑同期问题
●断路器处于不正常状态(如操作机构气压、液压低)，应该闭锁。

（2）重合闸前加速保护( ≤35kV )——加速Ⅲ段
①原理：对于k点存在的瞬时性故障，ARD能瞬间切断，只需在前端装设一个即可实现加速Ⅲ段。不过，可能会造成大规模停电。
②特点：
●快速切除瞬时性故障，来不及发展成永久性故障，提高成功率。
●保障重要用户电压水平及电能质量
●设备少
●断路器动作次数多
●切除永久性故障时，时间可能较长
●重合闸或相应断路器拒绝合闸，则扩大停电范围

（3）重合闸后加速保护( >35kV )——加速Ⅱ段，个别加速Ⅲ段
①原理：对于k点存在的瞬时性故障，各个段路的ARD能具有选择性瞬间切断，此时停电的是仅是距离故障点最近的一段。
②特点：
●第一次有选择性快速切除故障，不会扩大停电范围
●保证了永久性故障快速切除，并仍有选择性
●设备多
●第一次切除故障可能有延时

6.备用电源自动投入装置

备自投装置——当正常供电电源因供电线路故障或电源本身发生事故而停电时，可将负荷自动切换至备用电源，使供电不至于中断。

对备自投的基本要求：
●正常电源失压或电压太低时，此路跳闸，备用合闸。考虑和上一级备自投配合。
●备自投只动作一次。
●保护跳闸，或备用电源无电时，备自投不应动作。
●电压互感器熔丝熔断或其刀开关拉开时，备自投不应误动。
●正常操作跳闸时，应先解除备自投的压板，以防误动。

第七章——防雷和接地

一、防火和防爆

（1）措施：
●选择适当的电气设备及保护装置，应根据具体环境、危险场所的区域等级选用相应的防爆电气设备和配线方式，所选用的防爆电气设备的级别应不低于该爆炸场所内爆炸性混合物的级别。
●保持必要的防火间距及良好的通风。
（2）电气火灾特点
●可能带电
●易爆
（3）带电灭火(最好断电)
●选择适当的灭火器。不导电。
●小范围带电灭火，可使用干沙覆盖。
●专业灭火人员使用水枪灭火时，宜采用喷雾水枪；普通直流水枪灭火时喷嘴接地；戴绝缘手套、穿绝缘靴或穿均压服。

二、触电与防护

触电的防护
●直接防护：对直接接触正常带电部分的防护，如对带电体加隔离栅栏或加防护罩，使用绝缘物等。
●间接防护：对故障时可带危险电压而正常时不带电的外露可导电部分(如金属外壳、框架等)的防护，例如，将正常不带电的外露可导电部分接地，并装设接地故障保护装置，故障时可自动切断电源。

过电压的种类：内部过电压、雷电过电压、直击雷过电压、感应雷过电压、雷电入侵波

三、电气装置的接地

接地：电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接称为接地。
接地种类：工作接地、保护接地、重复接地、
（1）工作接地
●在正常或故障情况下，为了保证电气设备可靠地运行，而将电力系统中某一点接地称为工作接地。
●如电源中性点直接接地，能维持非故障相对地电压不变。
●电压互感器一次侧的中性点接地，保证相电压和零序电压的测量。
（2）保护接地
●将在故障情况下可能出现危险的对地电压的设备外露可导电部分进行接地称为保护接地。
●电气设备上与带电部分绝缘的金属外壳，通常因绝缘损坏或其他原因而导致意外带电，容易造成人身触电事故。
●保护接地形式分为：TN系统(保护接零)、 TT系统、 IT系统。
（3）重复接地
●将零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接称为重复接地。
●架空线路终端及沿线每1km处、电缆或架空线引入建筑物处都要重复接地。
●防止零线断线后，设备发生单相接地时出现较高的接触电压。

总结

小小的总结：

又完成一门，历时近一周吧？(ಥ_ಥ) 经过我的深抠之下，总算是完成了~~供电系统的知识虽然看起来很多，但它最侧重分析以及对知识点的理解（靠背和理解），总结起来费了不少劲，也不知道整理的意义何在，不过我反而对我自己有了更深的认识……呵呵，我感觉也怪怪的，不知道为什么我最近开始思考自己的行为，感觉我的潜意识经常情不自禁的控制着我的生活，很多东西、很多行为都是无目的、无意义的……好奇怪，看来我对自己的认知存在误区，这一段有点胡扯，大家直接忽略吧，哈哈哈哈哈！！！
今天是隔离的第二天，在接下来的5天内，我将对电力系统开启全面进攻，争取在隔离期间将其整理完毕，之后我将从电拖入手，进行总结！整理一些我认为比较重要的科目。感谢大家的支持！

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